アコースティック・マグネットケーブル・ファルトロケーターの働き:地下ケーブル・ファルトの特定に関する技術ガイド

音響磁気ケーブル障害探知装置の仕組み

音響検出と磁気検出を組み合わせて地下ケーブルの障害を特定するための技術ガイド

導入

地中電力ケーブルは、現代の配電システムの隠れたバックボーンです。絶縁破壊、機械的損傷、水の浸入、または製造上の欠陥が原因でケーブルに障害が発生した場合、課題はケーブルを修復するだけでなく、地下の障害の正確な位置を特定することです。ここで、ケーブル障害探知機能が不可欠になります。

現在利用可能なさまざまな障害位置特定技術の中で、音響磁気法は、地下ケーブルの障害を正確に特定するための最も信頼性が高く、広く使用されているアプローチの 1 つとして際立っています。音響検出の感度と磁気検出の範囲および浸透力を組み合わせることで、音響磁気障害探知装置は、道路、歩道、深く埋設されたケーブルの下であっても、障害の正確な位置を正確に特定できます。

この記事では、音響磁気ケーブル障害探知装置がどのように機能するかについて包括的な技術的説明を提供します。故障放電の背後にある基本的な物理学、システムの主要コンポーネント、段階的な操作手順、この方法の利点と限界、および現場で正確な故障位置を特定するためのベスト プラクティスについて説明します。

1. 音響磁気ケーブル障害探知装置とは何ですか?

音響磁気ケーブル障害探知機は、地下電力ケーブルの障害の正確な位置を特定するために使用される特殊な診断機器です。これは通常、2 段階の障害位置特定プロセスの最終段階として使用されます。

• 事前位置決め- 第 1 段階では、時間領域反射計 (TDR)、インパルス電流法、またはブリッジ法を使用して、ケーブルに沿った障害までのおおよその距離を推定します。これにより、検索エリアがケーブル ルートの管理可能なセクションに絞り込まれます。
• 特定する—第 2 段階では、音響磁気断層探知装置を使用して、地表上の断層の正確な位置を見つけます。これにより、掘削作業員は断層位置を正確に掘ることができ、掘削時間とコストを最小限に抑えることができます。

音響磁気法は、故障放電によって生成される 2 つの異なる物理信号、音響 (音) 信号と磁気 (電磁) 信号を検出することからその名前が付けられました。両方の信号を同時に検出して相関付けることにより、機器は真の故障放電をバックグラウンドノイズや干渉から区別することができ、その結果、高精度の位置特定が可能になります。

2. 基本原理: 故障放電と信号生成

音響磁気障害の位置特定の仕組みを理解するには、まず、ケーブルに高電圧パルスが印加されたときに障害点で何が起こるかを理解する必要があります。

2.1 高電圧サージと絶縁破壊

欠陥のあるケーブルには、絶縁が部分的に (高抵抗の欠陥)、または完全に (低抵抗の欠陥) 損なわれている箇所があります。高電圧 DC パルス (通常は 8 kV ～ 35 kV、ケーブルの電圧定格と障害の種類に応じて) がケーブル導体に印加されると、障害点の電圧は、その点に残っている絶縁体の絶縁耐力を超えるまで上昇します。

この瞬間、絶縁破壊が発生します。故障点の絶縁体が瞬間的に導電性になり、導体から故障点を通ってケーブル スクリーン、外装、または周囲のアースに大量の電流が流れることが可能になります。この放電は本質的に、断層点での制御されたスパークまたはアークであり、地下での小型落雷に似ています。

高電圧パルスは、一般に「サンパー」またはサージ発生器と呼ばれるデバイスによって生成されます。大きなコンデンサを選択した電圧まで充電し、高電圧スイッチ (通常はサイラトロンまたはスパーク ギャップ) を介してケーブルに放電します。結果として得られるパルスは、立ち上がり時間が速く、エネルギー量が高いため、高抵抗の故障でも確実に破壊され、検出可能な放電が生成されます。

2.2 音響信号の生成

障害点で絶縁破壊が発生すると、いくつかの物理現象が音響信号の生成に寄与します。

• 急速な熱膨張- 高電流の放電により、障害点の少量の材料 (絶縁体、土壌、湿気、ケーブル部品) が瞬時に非常に高温に加熱されます。これにより急速な熱膨張が発生し、周囲の土壌やケーブル構造を通って伝播する圧力波が発生します。
• 誘電体蒸着- 放電のエネルギーにより、故障点で水分や揮発性化合物が蒸発し、小規模で急速なガス膨張が発生し、音響インパルスが発生します。
• 機械的振動- 高電流の放電によって発生する電磁力により、ケーブル導体とスクリーンが機械的に振動します。この振動はケーブルのジャケットを通って周囲の土壌に伝わります。
• パチパチパチパチ音とシューシュー音- 断続的または部分放電の場合、絶縁体の破壊と回復が繰り返されると、特徴的なパチパチ音やシューシューという音が発生し、高感度の音響センサーで検出できます。

断層放電によって発生した音響信号は圧力波（音波）として土壌中を伝播します。その周波数成分は通常、数百ヘルツから数キロヘルツの範囲にあります。信号は土壌中を伝わるにつれて、吸収、散乱、幾何学的拡散により減衰します。これは、音響信号が障害点の直上で最も強く、センサーが遠ざかるにつれて急速に減少することを意味し、正確な位置特定に最適です。

2.3 磁気信号の生成

音響信号に加えて、故障放電は独特の磁気（電磁）信号も生成します。これはアンペールの法則によって決まります。つまり、導体を流れる電流はその周囲に磁場を生成します。

高電圧パルスがケーブルに印加されると、電流波がケーブル導体に沿って障害点に向かって進みます。障害点では、電流が地面 (またはケーブル スクリーン) に放電します。ケーブルに沿って流れる電流により、ケーブルを取り囲む磁場が発生します。この磁場は、磁気センサー (誘導コイルまたは磁力計) を使用して地表面で検出できます。

磁気信号には、音響信号と区別するいくつかの重要な特徴があります。

• より長い範囲—電磁波は音波よりもはるかに少ない減衰で土壌中を伝播します。磁気信号は障害点から数メートル、場合によっては数十メートル離れた場所でも検出できるため、初期スキャンや障害の大まかな領域の特定に役立ちます。
• 空間解像度の低下—磁場は広範囲に広がるため、磁気信号だけでは正確な位置を特定できません。センサーが断層の上を移動すると信号が徐々に変化するため、磁気信号だけから正確な位置を特定することが困難になります。
• 方向性情報- 磁場の方向は、電流の流れの方向に関する情報を提供します。経験豊富なオペレータは磁界パターンを分析することで、ケーブルの方向とセンサーに対する障害の位置を特定できます。
• 土壌条件の影響を受けない- 土壌の種類、水分含有量、圧密によって強い影響を受ける音響信号とは異なり、磁気信号はほとんどの土壌を比較的均一に通過します。これにより、困難な土壌条件でも磁気検出の信頼性が高まります。

2.4 組み合わせた検出の力

音響と磁気による障害位置の背後にある重要な洞察は、どちらの信号も単独では信頼性の高い正確な位置特定には十分ではないが、両方を組み合わせることで強力な組み合わせとなるということです。

• の磁気信号広範囲のスキャンに使用されます。オペレーターがケーブルルートに沿って歩くと、障害エリアに近づくと磁気信号が表示されます。これにより、オペレータは長距離にわたって微弱な音響信号を検出する必要がなく、探索エリアを迅速に絞り込むことができます。
• の音響信号正確な位置特定に使用されます。オペレーターが障害の一般的な領域にいることが磁気信号によって示されると、オペレーターは慎重な音響スキャンに切り替えます。音響信号は断層点の真上で最も大きくなるため、オペレーターは掘削の正確な位置をマークできます。
• の相関2 つの信号間のノイズ除去を実現します。本物の故障放電では、音響信号と磁気信号の両方が同時に生成されます。背景ノイズ (交通、建設、その他の電気的干渉など) は通常、1 種類の信号のみを生成するか、時間的に相関のない信号を生成します。両方の信号が存在し、同期していることを要求することにより、機器は偽の信号を拒否し、本物の故障放電を確実に識別できます。

3. 音響磁気障害探知装置の主要コンポーネント

完全な音響磁気ケーブル障害位置特定システムは、相互接続された複数のコンポーネントで構成され、それぞれが障害位置特定プロセスで特定の機能を果たします。

3.1 高電圧サージ発生器（サンパー）

一般に「サンパー」として知られるサージ発生器は、過電流放電を引き起こすエネルギー源です。その主なコンポーネントは次のとおりです。

• 高圧電源- エネルギー蓄積コンデンサを選択した出力電圧 (モデルに応じて通常 8 kV、15 kV、25 kV、または 35 kV) に充電する DC 電源。
• エネルギー貯蔵コンデンサ- 障害点で強力な放電を引き起こすために必要な電気エネルギーを蓄える大型の高電圧コンデンサ。コンデンサ値の範囲は通常 1 µF ～ 8 µF で、エネルギー出力はパルスあたり数十から数千ジュールです。
• 高電圧スイッチ- 充電されたコンデンサをケーブルに接続し、蓄積されたエネルギーを高速大電流パルスで放出するデバイス (通常は水素サイラトロン、スパーク ギャップ、またはソリッドステート スイッチ)。
• 制御および安全回路- 電圧調整、パルスレート制御 (通常は 2 ～ 5 秒ごとに 1 パルス)、過電流保護、自動放電回路、および安全な動作を保証する安全インターロックが含まれます。
• 電圧計と電流計- オペレータが出力電圧と放電電流を監視し、故障が適切に故障しているかどうかに関するフィードバックを提供できるようにします。

サンパーは、高電圧テスト リードを使用して、障害のあるケーブル相 (およびケーブル シールド/アース) に接続されます。高電圧を印加する前に、ケーブルが適切に絶縁され、遠端で接地されていること、およびすべての安全手順に従っていることを確認することが重要です。

3.2 音響センサー（地上マイク）

音響センサーは地上マイクまたはジオフォンとも呼ばれ、地表下の音響振動を電気信号に変換する高感度のトランスデューサーです。ケーブル障害の位置特定に使用される音響センサーにはいくつかの種類があります。

• コンタクトマイク- 地面に直接置かれる頑丈な筐体に収められた圧電またはエレクトレット マイク。土を通して伝わる振動を拾います。
• 受振器—可動コイル磁石アセンブリを使用して対地速度を検出する地震センサー。受振器は垂直方向の地面の動きに非常に敏感であり、ケーブル障害箇所でよく使用されます。
• ハイドロフォン—水中聴音器は、水中または非常に湿った土壌条件用の特殊な用途で使用され、水中の音響圧力波を検出します。
• マルチセンサーアレイ- 一部の高度なシステムでは、パターン (三角形または線アレイなど) に配置された複数の音響センサーを使用して、方向情報を提供し、信号対雑音比を向上させます。

音響センサーは通常、ハンドルまたはスタッフに取り付けられており、オペレーターがケーブルルートに沿って歩きながら地面にしっかりと押し付けることができます。微弱な障害信号を検出するには、センサーと地面の間の良好な音響結合が不可欠です。場合によっては、特に乾燥した硬い表面の結合を改善するために、少量の水またはジェルが地面に塗布されます。

3.3 磁気センサー（誘導コイル）

磁気センサーは、放電中にケーブルに流れる電流によって発生する電磁場を検出します。ケーブル障害位置で使用される最も一般的なタイプの磁気センサーは、誘導コイル (サーチ コイルまたは磁気アンテナとも呼ばれます) です。

誘導コイルは、強磁性コアの周りに巻かれたワイヤのコイルで構成されます。コイルが変化する磁場に置かれると、ファラデーの誘導の法則により、コイル端子間に電圧が誘導されます。誘導電圧の大きさは、磁場の変化率とコイルの巻き数に比例します。

磁気センサーは通常、音響センサーと同じハウジングに組み込まれるか、同じスタッフに取り付けられます。一部のシステムでは、ケーブル経路に沿って独立して移動する別個の磁気センサーを使用します。コイルの向き (水平または垂直) は、磁場のさまざまな成分に対する感度に影響します。一部のシステムでは、オペレーターが最適な検出のためにコイルの向きを調整できます。

3.4 受信機と信号処理ユニット

受信機は音響磁気障害探知装置の「頭脳」です。音響センサーと磁気センサーの両方から電気信号を受信して​​処理し、結果を意味のある方法でオペレーターに提示します。受信機の主な機能は次のとおりです。

• 増幅—センサーからの微弱な信号は、低ノイズのプリアンプと可変ゲインアンプを使用して増幅されます。オペレーターは、さまざまな場所の信号強度に合わせて感度を調整できます。
• フィルタリング- バンドパス フィルターは、故障放電信号の周波数範囲外の不要なノイズを除去するために使用されます。一部のシステムでは、さまざまなノイズ環境での検出を最適化するために、調整可能なフィルター設定が提供されています。
• 信号相関- 受信機は音響信号と磁気信号を継続的に比較します。本物の故障放電では、両方の信号が同時に生成されます (伝播速度が異なるため、わずかな時間遅延内に)。受信機はこの相関を使用して、両方の信号が存在する場合にのみインジケーターまたはアラームをトリガーし、相関のないノイズを効果的に排除できます。
• オーディオ出力- 処理された音響信号はヘッドフォンまたはスピーカーに送信され、オペレータは過電流放電の特徴的な「ドスン」または「パチパチ」という音を聞くことができます。経験豊富なオペレータは、その特徴的なパターンとタイミングによって、真の故障音とバックグラウンドノイズを区別できます。
• ビジュアルディスプレイ- メーター、LED バーグラフ、またはデジタル ディスプレイには、音響チャネルと磁気チャネルの両方の相対的な信号強度が表示されます。一部の高度なシステムには、信号波形を示すグラフィック表示、または信号強度と相関品質の数値表示が含まれています。
• サンパーとの同期- 多くの受信機はサージ発生器と同期できるため、予想される放電ウィンドウ中にのみ「受信」することができます。これにより、パルス間に発生する音を無視することにより、ノイズ除去がさらに向上します。

3.5 ヘッドフォンとアクセサリ

高品質のノイズ遮断ヘッドフォンは、音響磁気障害の位置を特定するために不可欠なアクセサリです。騒音の多い屋外環境でも、オペレータはかすかな故障放電音を聞くことができます。一部のシステムには、オーバーイヤー ヘッドフォンが実用的でない状況で使用するための骨伝導ヘッドフォンまたはイヤフォンが含まれています。

その他のアクセサリには、輸送時の保護用のキャリング ケース、困難な場所に到達するための延長ケーブル、校正ツール、予備のセンサー、TDR または他のテスト機器と接続するための接続ケーブルなどが含まれます。

4. 段階的な操作手順

音響磁気ケーブル障害探知装置を効果的に使用するには、体系的な手順に従う必要があります。以下は、障害の特定プロセスの詳細なステップバイステップのガイドです。

ステップ 1: 安全の準備とケーブルの絶縁

テストを開始する前に、障害のあるケーブルを電源システムから適切に隔離する必要があります。これには以下が含まれます。

• ケーブルの両端が通電されておらず、ロックアウト/タグアウト (LOTO) されていることを確認します。
• 適切な定格の接地棒を使用して、ケーブルが放電および接地されていることを確認します。
• 高電圧テストパルスによる接続された機器の損傷を防ぐために、両端の変圧器、開閉装置、その他の機器からケーブルを外します。
• ケーブルの遠端が適切に接地されていること (ほとんどの障害位置特定方法の場合)、またはオープンのままであること (使用されている特定の方法で必要な場合) を確認します。
• 作業エリアの周囲に安全柵と警告標識を設置し、権限のない人が高電圧試験ゾーンに入るのを防ぎます。
• 絶縁手袋、安全メガネ、難燃性衣類などの適切な個人用保護具 (PPE) を着用します。

ステップ 2: TDR またはその他の方法による事前位置決め

音響磁気探知機を使用する前に、事前位置特定を実行して障害までのおおよその距離を決定することが不可欠です。これは通常、タイム ドメイン反射計 (TDR)、インパルス電流法 (波反射法またはサージ パルス法とも呼ばれる)、またはブリッジ法 (マレー ループまたはバーレー ループ) を使用して行われます。

事前位置特定結果により、オペレータはケーブルに沿って障害がどのくらいの距離にあるのかがわかります。たとえば、ケーブルの長さが 500 メートルで、TDR が 230 メートルで障害を示している場合、オペレータは 230 メートルのマーク付近のエリアに音響磁気検索を集中する必要があることがわかります。これにより、ケーブルルート全体をスキャンする場合と比べて、特定に必要な時間と労力が大幅に削減されます。

事前位置決め精度は、方法と障害の種類に応じて、通常、ケーブル長の ±2% ～ ±10% であることに注意することが重要です。これは、500 メートルのケーブルの場合、事前の位置特定によって検索範囲が 10 ～ 50 メートルのセクションに絞り込まれる可能性があることを意味します。次に、音響磁気法により、そのセクション内の正確な位置が特定されます。

ステップ 3: サージジェネレータの接続

ケーブルが安全に分離され、事前配置が完了したら、サージ発生器 (サンパー) がケーブルに接続されます。

• 適切な定格の高電圧テスト リードとコネクタを使用して、サンパーの高電圧出力リードを故障したケーブル相導体に接続します。
• サンパーのアースリターンリード線をケーブルスクリーン（リードシース）、外装、または専用のアース電極に接続します。最良の結果を得るには、アース接続をケーブルのできるだけ近くで行い、アースへの低抵抗パスを提供する必要があります。
• すべての接続が安全であり、露出した導体にアクセスできないことを確認してください。高電圧リード線が人員や歩道から離れたところに配線されていることを確認してください。
• ケーブルの遠端が適切に接地されていること、および接続されているすべての機器が切断されていることを再確認してください。

ステップ 4: レシーバーとセンサーのセットアップ

サンパーが接続されている間 (または 2 人目のオペレーターによって)、音響磁気受信機が準備されます。

• 受信機の電源を入れ、初期化します。バッテリーレベルをチェックし、ヘッドフォンが正しく接続されていることを確認してください。
• 音響センサー（地上マイク）と磁気センサー（誘導コイル）を受信機に接続します。受信機のディスプレイを観察しながら、音響センサーをタップし、強磁性体の近くに磁気センサーを移動して、両方のセンサーが機能していることを確認します。
• 初期のゲイン/ボリューム設定を適度なレベルに調整します。ゲインは、スキャンプロセス中に信号強度に基づいて微調整されます。
• 受信機に同期入力がある場合は、それをサンパーの同期出力に接続して、受信機が放電ウィンドウ中にのみ受信するようにします。同期接続が利用できない場合、受信機は内部タイミングまたは連続リスニング モードを使用します。
• ヘッドフォンを装着し、音量を快適なレベルに調整します。断層の真上では、放電の「ドスン」という大きな音に備えてください。

ステップ 5: 高電圧パルスの印加と初期磁気スキャン

すべての接続が確認され、安全手順が実施されると、サンパーが作動します。

• サンパー出力電圧を適切なレベルに設定します。低い電圧 (8 ～ 15 kV など) から始めて、障害が壊れ始めるまで徐々に電圧を上げていきます。オペレーターはサンパーの電圧メーターと電流メーターを観察して、故障が発生していることを確認できます。電圧の突然の低下と電流のスパイクは、障害が故障していることを示します。
• パルス繰り返しレートを快適な間隔 (通常は 3 ～ 5 秒ごとに 1 パルス) に設定します。これにより、オペレータは測定点間を移動して各放電を聞く時間が得られます。
• 磁気センサー (および音響センサー) を地面の近くに持ち、事前に特定された障害エリアのケーブル ルートに沿って歩き、初期スキャンを開始します。磁気信号は比較的広い範囲にわたって検出可能であり、オペレータが障害に近づくにつれて強度が増加します。
• 受信機の磁気信号強度インジケーターを観察し、ヘッドフォンから音響信号を聞きます。磁気信号は、たとえ音響信号が遠方で聞こえないほど微弱であっても、オペレータが故障のおおよその付近を判断するのに役立ちます。
• 詳細な音響スキャンのために、磁気信号が最も強い領域を「ターゲット ゾーン」としてマークします。

ステップ 6: 詳細な音響スキャンと位置特定

磁気信号を使用してターゲットゾーンが特定されると、オペレーターは慎重な音響スキャンに切り替えて、正確な障害位置を特定します。

• ターゲット ゾーン内では、音響センサーを一定の間隔 (たとえば、30 ～ 50 cm ごと) で地面にしっかりと置きます。センサーを地面にしっかりと押し付けて、良好な音響結合を確保します。硬い表面や乾燥した表面では、信号伝送を改善するために少量の水を塗布するか、カップリング プレートの使用を検討してください。
• 各測定点で、ヘッドフォンを通して過電流放電の特徴的な「ドスン」という音または「パチパチ」という音を聞いてください。障害点から遠い場合、音はかすかになるか聞こえなくなりますが、センサーが障害点に近づくにつれて徐々に大きくなります。
• 受信機の音響信号強度メーターを観察してください。センサーが障害の真上にある場合、メーターは最高の測定値を示します。
• 音響信号と磁気信号の相関関係に注目してください。本物の故障放電では、サンパー パルスと同期して両方の信号が生成されます。受信機に相関インジケーターがある場合は、それを使用して、検出された音が背景ノイズからではなく障害からのものであることを確認します。
• 信号が最も強い領域でより狭い間隔で測定を行うことにより、検索を絞り込みます。センサーを少しずつ (5 ～ 10 cm など) 動かし、各点での信号強度を比較します。
• 音響信号が最も大きく、相関インジケーターが最も強い一致を示す正確なポイントをマークします。これが特定された障害箇所です。発掘作業員のために、この位置の地面にマーカー、旗、またはペイント マークを置きます。
• 確認のために、センサーをマークされたポイントから少し離れたところに移動し、信号が減少することを確認します。次に、マークされたポイントに戻り、信号が再び最大であることを確認します。この往復チェックは、マークされたポイントが実際に障害箇所であることを確認するのに役立ちます。

ステップ 7: シャットダウンと安全な放電

障害が正常に特定されたら、次のようにします。

• サンパーの出力電圧をオフにして、内部コンデンサを自動的に放電させます。最新のサンパーのほとんどは、シャットダウン後数秒以内にコンデンサを安全に放電する自動放電回路を備えています。
• 接続に触れる前に、電圧計の読み取り値がゼロであることを確認してください。
• 適切な定格の接地棒を使用してケーブルを手動で放電し、残留電圧が残っていないことを確認します。
• サンパーのリード線をケーブルから外します。最初に高電圧リード線 (絶縁工具を使用)、次に接地リード線の順に外します。
• 掘削と修復作業が完了し、ケーブルの再通電テストの準備が整うまで、ケーブルを接地したままにしておきます。
• 障害の場所、使用したテストパラメータ、観察結果を保守記録として文書化します。

5. 音響対磁気対音響磁気: 比較

音響と磁気を組み合わせたアプローチの価値を十分に理解するには、いずれかの方法を単独で使用した場合と比較すると役立ちます。

表が示すように、音響と磁気の組み合わせは、両方の方式の長所を活用しながら、それぞれの弱点を軽減します。磁気信号は長距離検出と簡単なスキャンを実現し、音響信号は高精度の位置特定を実現します。両方の信号の相関により優れたノイズ除去が実現され、実際のフィールド条件では、組み合わせた方法がどちらかの方法単独よりもはるかに信頼性が高くなります。

6. 音響磁気障害探知装置の利点

• 高精度—音響磁気断層探知装置を正しく使用すると、実際の位置から 10 ～ 30 cm 以内に断層を正確に特定できるため、掘削時間を最小限に抑え、掘削中に隣接する設備に損傷を与えるリスクを軽減できます。
• 多用途性−この方法は、低圧配電ケーブルから高圧送電ケーブルまで、幅広いケーブルの種類と電圧レベルに対応します。低抵抗断層と高抵抗断層の両方に加え、断続的断層や水トリー断層も特定できます。
• 非破壊的—断層位置特定プロセスでは、断層を見つけるための掘削は必要ありません。サンパーは、制御された高電圧パルスを印加して、既存の障害を破壊しますが、ケーブルの健全な部分に新たな損傷を与えることはありません (定格制限内で使用した場合)。
• 費用対効果が高い- 音響磁気ロケーターは障害位置を正確に特定するため、長いケーブル部分に沿った調査用の溝を掘る必要がなくなります。これにより、特に掘削が高価で破壊的な作業となる都市部において、時間、労働力、修復コストが大幅に節約されます。
• 高速動作- 適切な事前位置決めがあれば、深く埋設されているケーブルやアクセスが困難なケーブルであっても、音響磁気による位置特定プロセスは通常 15 ～ 60 分しかかかりません。これにより、停電後の迅速な電力復旧が可能になります。
• 困難な環境でも作業可能- 磁気信号コンポーネントにより、アスファルト、コンクリート、岩、および音響信号が大きく減衰する可能性があるその他の困難な表面を通しての検出が可能になります。オペレーターは磁気信号を使用してこれらの表面をスキャンし、音響信号を使用して土壌結合が良好なエリアを最終的に特定できます。
• 直感的な操作- 聴覚フィードバック (ヘッドフォン) と視覚フィードバック (信号メーター) を組み合わせることで、この方法が直感的でアクセスしやすくなります。オペレーターは、適切なトレーニングと現場での経験により、機器を効果的に使用する方法を学ぶことができます。

7. 制限と課題

音響磁気障害探知装置は強力なツールですが、オペレーターが注意すべき制限があります。

• 障害の内訳が必要—音響磁気法は、高電圧パルスが印加されたときの故障の破壊 (アーク放電) に依存しています。非常に高抵抗の故障または「スリープ」故障は、サンパーの最大出力電圧でも故障しない場合があります。このような場合、音響磁気位置特定を実行する前に、障害抵抗を下げるために他の方法 (DC 電圧ランプ法やバーンダウン技術など) が必要になる場合があります。
• 音響信号の減衰- 非常に乾燥した、岩が多い、または砂質の土壌では、音響信号が大きく減衰する可能性があり、センサーが断層の近くにある場合でも検出が困難になります。このような場合、オペレーターは、より高いサンパーエネルギーを使用するか、センサーの結合を改善するか (地面を濡らすなどして)、または特殊なセンサーを使用する必要がある場合があります。
• 深く埋設されたケーブル- 1.5 ～ 2 メートルより深く埋設されたケーブルの場合、音響信号が微弱すぎて地表で確実に検出できない可能性があります。磁気信号は引き続き検出可能ですが、位置特定の精度は低下する可能性があります。非常に深いケーブルには、特殊な高感度音響センサーまたは高エネルギーサンパーが必要になる場合があります。
• ノイズと干渉- 混雑した都市部では、交通、建設、産業機械、その他の発生源からの背景騒音により、かすかな音響障害信号が隠蔽される可能性があります。近くの電力線、無線送信機、またはその他の電気機器からの電磁干渉も磁気信号に影響を与える可能性があります。音響磁気ロケーターの相関機能は、相関のないノイズを排除するのに役立ちますが、非常に騒がしい環境では、検出が依然として困難な場合があります。
• 複数の障害- ケーブルに複数の障害がある場合、サンパー パルスが最初に最も抵抗の低い障害で停止する可能性があり、追加の障害を特定することが困難になります。最初の障害が修復された後、ケーブルを再テストして追加の障害がないか確認する必要があります。
• 安全要件- 高電圧サンパーの使用には、本質的な電気的危険が伴います。オペレータは適切な訓練を受け、ロックアウト/タグアウト、適切な接地、個人用保護具の使用などの厳格な安全手順に従わなければなりません。高電圧パルスは人体にも危険を及ぼす可能性があり、適切に絶縁されていないと接続された機器に損傷を与える可能性があります。
• ダクトまたは電線管内のケーブル- 音響信号は土壌に到達する前にダクトの壁と空隙を通過する必要があるため、ダクトまたは導管内に設置されたケーブルには問題が発生する可能性があります。これにより音響信号が減衰し、特定がより困難になる可能性があります。このような場合、大まかなエリアの位置を特定するために磁気信号がさらに重要になるため、オペレーターは音響による正確な位置特定のために特殊な技術を使用する必要がある場合があります。

8. 音響・磁気障害の正確な位置を特定するためのベストプラクティス

• 常に事前位置情報から開始する- 音響磁気法だけを使用してケーブルルート全体をスキャンしようとしないでください。常に最初に TDR、インパルス電流、またはブリッジの事前位置決めを実行して、検索エリアを狭めます。これにより時間が節約され、精度が向上します。
• 適切なサンパー電圧とエネルギーを使用する- 低い電圧から始めて、障害が一貫して解消されるまで徐々に電圧を上げていきます。過剰な電圧を使用すると、ケーブルに不要なストレスがかかり、さらなる損傷が発生する可能性があります。不十分な電圧を使用すると、故障せず、検出可能な信号も得られません。
• 良好な音響結合を確保—音響センサーを地面にしっかりと押し付けます。硬い表面 (アスファルト、コンクリート) では、カップリング プレートを使用するか、表面を濡らして信号伝送を改善します。センサーを地面から切り離す可能性のある、ばらばらの破片、草、その他の物質の上にセンサーを置かないでください。
• 体系的にスキャンする- ケーブルルートを体系的なパターンで歩き、一定の間隔で測定を行います。磁気信号を使用してターゲットゾーンを特定し、密集した音響測定に切り替えて特定します。必要に応じて、参照用に測定点にマークを付けます。
• 注意深く耳を傾け、自分の耳を信じてください—経験豊富なオペレータは、真の故障放電の特徴的な音をバックグラウンドノイズから区別できます。音のタイミング（サンパーのパルスと一致する必要があります）とその品質（拡散したランブルではなく、鋭い「ドスン」または「パチパチ」という音）に注意してください。
• 相関機能を使用する- 受信機に音響磁気相関インジケーターが付いている場合は、それを使用して、検出された信号がノイズからではなく障害からのものであることを確認します。音響チャネルと磁気チャネル間の強い相関関係は、真の故障放電の信頼できる指標となります。
• 多角的に検証する- 潜在的な障害位置が特定されたら、さまざまな方向からその位置にアプローチし、信号の最大値が一貫していることを確認します。正確な位置を確認するには、ケーブルルートに沿ってだけでなく、ケーブルルートに対して垂直にセンサーを動かします。
• 環境要因を考慮する—土壌の種類、水分含有量、舗装、周囲の騒音が信号検出にどのような影響を与えるかに注意してください。それに応じてテクニックを調整してください。乾燥した/岩の多い土壌ではより高いサンパーエネルギーを使用し、硬い表面でのカップリングを改善し、混雑したエリアではノイズ除去に特に注意してください。
• すべてを文書化する- 事前位置特定の結果、サンパー設定、特定された障害位置、および発生した観察や課題を記録します。この文書は、メンテナンス記録、法規制への準拠、および同じケーブル上の将来の障害箇所の特定に役立ちます。
• 機器の保守と校正—サンパー、センサー、ケーブル、受信機を定期的に検査し、メンテナンスしてください。機器がメーカーの推奨および該当する規格に従って校正されていることを確認してください。適切にメンテナンスされた機器は、より信頼性が高く正確な結果を提供します。

9. XZH TEST 音響磁気ケーブル障害探知装置

XZH TEST は、専門的な現場用途向けに設計された音響磁気障害探知装置を含む、包括的なケーブル障害位置特定装置を提供します。同社の製品ラインには次のものが含まれます。

• 統合されたケーブル障害位置特定システム−高電圧サージ発生器（サンパー）、TDR事前位置決め、インパルス電流検出、および音響磁気によるピンポインティングを単一のポータブルユニットに組み合わせた、完全なオールインワンシステムです。これらのシステムは、さまざまなケーブル タイプや障害状態に合わせて、さまざまな電圧定格 (最大 35 kV) とエネルギー レベルで利用できます。
• 音響磁気ピンポイント受信機- 音響センサーと磁気センサーを組み合わせた高感度受信機。ヘッドフォン経由の音声出力、視覚信号強度メーター、優れたノイズ除去のための音響-磁気相関機能を備えています。軽量で人間工学に基づいたデザインにより、フィールドで一日中快適に使用できます。
• 地上マイクと音響センサー- 頑丈な構造と優れた接地結合を備えた高感度の圧電および受振器タイプの音響センサー。さまざまな土壌条件やケーブルの深さに合わせてさまざまな構成が利用可能です。
• 磁気センサーと誘導コイル—長距離の障害検出とケーブルルート追跡のための高感度磁気センサー。音響センサーと連携して、音響と磁気を組み合わせた正確な位置特定を行うように設計されています。
• アクセサリとスペアパーツ-高電圧テストリード、接地装置、ヘッドフォン、キャリングケース、カップリングプレート、および現場での作業をサポートする予備センサーを含む、幅広いアクセサリ。

XZH TEST 装置は、現場での耐久性、操作の安全性、測定精度を考慮して設計されています。自動放電回路、過電圧保護、直感的なユーザー インターフェイス、堅牢な構造などの機能を備えた XZH TEST 音響磁気ケーブル障害探知装置は、信頼性の高い地下ケーブルの障害位置を特定するために、世界中の電力会社、電気請負業者、試験会社から信頼されています。

結論

音響磁気ケーブル障害探知装置は、地下ケーブルの保守専門家にとって最も重要なツールの 1 つです。これらの機器は、音圧波と故障放電によって生成される電磁場の両方を検出することにより、長距離検出、高精度の位置特定、および効果的なノイズ除去の強力な組み合わせを提供します。

この方法の背後にある物理学は単純です。高電圧サージによって故障が破壊され、音響信号 (急速な熱膨張と機械的振動から) と磁気信号 (故障に流れる電流から) の両方が生成されます。音響信号は断層の直上で最も強くなりますが、距離が進むにつれて急速に減衰します。一方、磁気信号はより遠くまで伝わりますが、空間分解能は低くなります。両方の信号を同時に検出し相関させることにより、機器は（磁気信号を使用して）広範囲を迅速にスキャンし、（音響信号を使用して）障害を正確に特定できます。

体系的な障害位置特定プロセスの一部として使用すると、TDR またはインパルス電流の事前位置特定から始まり、その後に慎重な音響磁気による位置特定が続きます。これらの機器は、困難な地下ケーブルの障害であっても、数十センチメートル以内で位置を特定できます。これにより、掘削時間が大幅に短縮され、サービスの中断が最小限に抑えられ、修理コストが削減されます。

特殊な試験装置と同様に、音響磁気障害の位置特定を成功させるには、適切なトレーニング、安全手順の順守、および実際の現場経験が必要です。基礎となる原理を理解し、ベスト プラクティスに従い、高品質の機器を使用することで、フィールド エンジニアは迅速、正確、信頼性の高い障害位置を特定し、地下電力システムを安全かつ確実に動作させ続けることができます。

XZHテストについて

XZH TEST は、電気試験および診断機器の専門メーカーであり、ケーブル障害検出および地下ケーブル試験ソリューションに重点を置いています。同社は、電力会社、電気請負業者、試験会社、フィールド エンジニア向けに設計された幅広い製品を提供しています。

XZH TEST の製品ポートフォリオには、ケーブル障害探知器、サージ発生器 (サンパー)、TDR 機器、音響磁気ピンポインティング システム、ケーブル ルート トレーサー、シース障害テスター、絶縁抵抗テスター、VLF テスト システム、および関連アクセサリが含まれます。すべての製品は、現場での耐久性、測定精度、オペレーターの安全性を考慮して設計されています。

XZH TEST は、革新性、品質、顧客サポートに力を入れており、地下ケーブルの障害検出、予防保守、電力システム診断のための実用的で信頼性の高いソリューションを提供しています。